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X-DSP中除法单元及基本函数的研究与实现

X-DSP中除法单元及基本函数的研究与实现

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作者：邓子椰国防科学技术大学

学位级别：硕士

X-DSP是一款自主研制的64位数据位宽DSP处理器。其采用超长指令字(VLIW)技术,主频为1GHz,可以同时派发11条指令。本文依托X-DSP内核的研究与开发,主要完成了内核中高性能除法单元的设计、验证与优化,以及内核中整个运算单元的时序优化... 详细信息

X-DSP是一款自主研制的64位数据位宽DSP处理器。其采用超长指令字(VLIW)技术,主频为1GHz,可以同时派发11条指令。本文依托X-DSP内核的研究与开发,主要完成了内核中高性能除法单元的设计、验证与优化,以及内核中整个运算单元的时序优化工作。具体的研究内容和工作包括:1、以SRT-8除法算法为基础,设计除法单元的总体结构及指令集,在同一硬件结构上并行实现双精度浮点除法,SIMD双单精度浮点除法功能。针对传统除法迭代执行周期长,导致中断处理逻辑的硬件复杂剧增的问题,采用迭代切割技术,将迭代过程截断为三次指令完成(双精度为FSRT8D指令、SIMD双单精度为FSRT8S32指令),并设计了相应的浮点规格化指令(FNORMD、FNORMS32)。2、根据现有成熟的ASIC验证方法设计除法单元的验证方案,并准备其验证环境,对其进行基于模拟的验证方法,包括模块级验证、系统级验证和覆盖率分析。在一定的模拟验证的基础上,进行模拟-形式混合验证,快速定位BUG,缩短迭代周期,并且将测试集补充全面,提高验证覆盖率。3、对优化前的除法单元进行综合,并分析其综合结果报告,针对处在关键路径上的模块进行时序优化,同时结合实际情况对除法单元总体结构进行时序和面积优化,在45nmCMOS下,关键路径延迟降低了100ps,性能提高了18.2%,满足芯片的性能和面积要求。整体上结合后端物理设计,对内核整体运算部件时序进行优化,使其最终达到1GHz的设计目标。4、分析目前CORDIC算法的各种改进方法,研究出基于进位节省加法器(CSA)的低延迟CORDIC算法,并在此基础上实现一个计算三角函数和指数的旋转模式CORDIC多功能硬件电路。结果表明,在满足精度要求的前提下,相对于传统实现方式,整体性能提高了5倍,面积也减少了20.3%;总延迟比Parallel CORDIC降低44.8%,比Radix-4 CORDIC降低52.6%,比Redundant CORDIC降低31.6%。

关键词：数字信号处理器 SRT 除法单元验证优化 CORDIC 基本函数

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OFDM通信系统的低功耗运算设计

OFDM通信系统的低功耗运算设计

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作者：朱亭亭华中科技大学

学位级别：硕士

正交频分复用（OFDM）凭借着其高频谱利用率,快传输速度,高传输质量成为现代通信技术发展的热点。OFDM系统中涉及到很多复杂的模块,而相对来说比较简单的运算部件,却是数字信号处理器的核心。运算部件对芯片的性能、面积和功耗都有很重... 详细信息

正交频分复用（OFDM）凭借着其高频谱利用率,快传输速度,高传输质量成为现代通信技术发展的热点。OFDM系统中涉及到很多复杂的模块,而相对来说比较简单的运算部件,却是数字信号处理器的核心。运算部件对芯片的性能、面积和功耗都有很重要的影响。本文从OFDM系统的原理出发,对OFDM系统中涉及到的每一个主要模块都进行了分析,并在分析的基础上指出各个模块中对于运算模块的不同需求。同时指出了各个模块中涉及到的各种复杂的运算简化到基本运算——加减乘除的可行性及具体办法。本文还在对各个模块运算需求分析的基础上,提出了不同模块件之间进行运算模块复用的可能性及复用的实现办法。本文特别对基本运算模块中的乘法模块和除法模块进行了详细的介绍。并对乘法模块和除法模块在已有算法的基础上进行了一定程度的改进,从而提高了运算模块的性能,进而提高了那些涉及到运算的模块的性能,从而提高了整个系统芯片的性能,降低面积使其更适合于本系统的实际应用情况。运算模块的改进对于采用OFDM系统的手持终端而言有重大意义。它可以降低系统的功耗,面积,提高系统性能,从而降低终端系统芯片的成本。同时改进运算也顺应了目前无线通信手持终端微型化、低功耗化的趋势。

关键词： OFDM 乘法单元除法单元

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